No Slide Title - Protocolo de Montreal

Projeto Demonstrativo para o Gerenciamento
Integrado no Setor de Chillers
Eficiência Energética em Sistemas
de Água Gelada Existentes
Leonilton Tomaz Cleto
Execução
Implementação
Realização
Circuito Primário – Secundário
Válvulas de 2 Vias / By Pass Livre
Válvulas de 2 Vias
Bombas de Água Gelada
Circuito Secundário - BAGSs
Vazão Variável
By Pass Livre
Fan-Coils
Chillers
Bombas de Água Gelada
Circuito Primário - BAGPs
Vazão Constante
Sistema Existente
Condições Reais Máximas da CAG
4571
kW
1300
ton
Potência
kW
1027
65
83
95
49
COP
%W
kW/ton
4.451
70.323
55.072
48.116
93.286
77.9
4.9
6.3
7.2
3.7
0.790
0.050
0.064
0.073
0.038
Total
1319
3.466
Consumo de Energia
Anual Estimado
3087
MWh
Capacidade Total
Equipamento
Chillers
BAGPs
BAGSs
BACs
Torres (Ventiladores)
1.015
Sistema Existente
Apenas Substituição dos Chillers
4571
kW
1300
ton
Potência
kW
773
65
83
95
49
COP
%W
kW/ton
5.913
70.323
55.072
48.116
93.286
84.7
7.1
9.1
10.4
5.4
0.595
0.050
0.064
0.073
0.038
Total
1065
3.815
Consumo de Energia
Anual Estimado
2492
MWh
Capacidade Total
Equipamento
Chillers
BAGPs
BAGSs
BACs
Torres (Ventiladores)
Reduções
Potência
(kW)
Consumo Energia
(MWh)
254 (19%)
595 (19%)
0.922
Sistema Existente
Substituição dos Chillers e Otimização da CAG
Capacidade Total
4571
kW
1300
ton
Potência
kW
773
0
65
59
33
COP
%W
kW/ton
5.913
0
70.323
77.475
138.515
84.7
0
7.1
6.5
3.6
0.595
0
0.050
0.045
0.025
Total
930
4.915
Consumo de Energia
Anual Estimado
1775
MWh
Equipamento
Chillers
BAGPs
BAGSs
BACs
Torres (Ventiladores)
Reduções
Potência
(kW)
Consumo Energia
(MWh)
+135 (13%)
+717 (29%)
0.716
Sistema Existente
Substituição dos Chillers e Otimização da CAG
Capacidade Total
Condição
4571
Inicial
kW
1300
Subst. Chillers
ton
Subst. Chillers +
Otimiz. CAG
Redução
Potência
(Inicial)
kW
%
773
-24.7
0
-100.0
65
-21.7
59
-37.9
kW
1027
65
83
95
kW
773
65
83
95
Redução
(Inicial)
%
-24.7
0.0
0.0
0.0
49
49
0.0
33
-32.7
PotênciaTotal
1319
1065
-19.3
930
-29.5
Consumo de Energia
MWh
3087
MWh
2492
%
-19.3
MWh
1775
%
-42.5
Potência Potência
Chillers
BAGPs
BAGSs
BACs
Torres (Ventiladores)
Sistema Existente
Substituição dos Chillers e Otimização da CAG
Otimização de CAG
1400
Torres
Potência Total (kW)
1200
BACs
BAGSs
1000
BAGPs
Chillers
800
600
400
200
0
Inicial
Subst. Chillers
Subst. Chillers +
Otimiz. CAG
Desempenho do Chiller
Situação Inicial
Central de Água Gelada
Chiller - UR-01 - Eficiência Energética
Eficiência Energética - EER (kW/ton)
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
08:00
10:00
12:00
14:00
22/10 - Hora (hh:mm)
16:00
18:00
20:00
Desempenho do Chiller
Após Otimização da CAG
Central de Água Gelada
Chiller - UR-01 - Eficiência Energética
Eficiência Energética - EER (kW/ton)
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
04/12 - Hora (hh:mm)
17:00
18:00
19:00
20:00
Fatores que afetam a eficiência
operacional, mesmo em edifícios
com um bom projeto:
•
•
•
•
•
•
•
Comissionamento mal executado.
Alterações no conceito original do projeto.
Construção com baixa qualidade.
Componentes baratos e não confiáveis.
Controles programados de forma ineficiente ou incorreta.
Operação ruim.
Usuários ruins (ex: temperatura ambiente = 19ºC).
Problemas Comuns nas Instalações:
Partindo da premissa (improvável) de que as
instalações estavam em ótimas condições de
funcionamento quando entregues aos usuários, os
Edifícios não rendem o desempenho esperado
porque...
Problemas Comuns nas Instalações:
Os Edifícios não rendem o desempenho
esperado porque...





Há Perda de Informações desde o Projeto até a Operação.
Operadores Recebem Documentação Insuficiente.
Os Edifícios são mais Complexos (BMS, VFDs, VAVs, etc.).
Falta de Treinamento à Equipe de Operação.
Operadores Gastam Mais Tempo “Tentando” Minimizar as
Reclamações.
Problemas Comuns nas Instalações:
Os Edifícios não rendem o desempenho
esperado porque...


Quem instalou o AVAC não foi o mesmo que forneceu o
sistema de controle e o TAB foi contratado junto com a
instalação do AVAC.
Automação Incompleta quando Comparada com a
Concepção do Projeto :
•
•
•
•
Equipamentos Operando Desnecessariamente.
Chillers não Integrados à Automação.
Sensores e VAVs Não Aferidos Fisicamente.
Lógicas Padrões Não Otimizadas Para Aquele Edifício.
Problemas Comuns nas Instalações:
Os Edifícios não rendem o desempenho
esperado porque...





Alterações Drásticas de “Lay-Out” no Ambiente.
Alteração da Carga Interna.
Alteração da Temperatura de “Conforto” (24ºC  19ºC).
Alteração dos Horários de Operação.
Alteração de Várias Condições de Operação dos
Equipamentos do Sistema.
Qual é o Desempenho Esperado?
Comparação do Desempenho
Desempenho
Expectativa do
Usuário ???
Projeto
Qual é o Desempenho a ser Alcançado?
Comparação do Desempenho
Desempenho
Função do
Retro-Comissionamento
Projeto
Real / Atual
Retro-Comissionamento
É um processo de operação assistida que visa o
resgate das Condições de Projeto do sistema e a
Otimização da Operação de forma a se obter o
melhor desempenho da instalação, não apenas nas
condições de carga máxima, mas principalmente
nas condições reais, dia a dia.
Retro-Comissionamento
Projeto
Instalação
Retro-Comissionamento
OPERAÇÃO
Start-Up
Experiências Recentes com
Sistemas de Água Gelada Existentes
(3 a 7 anos em operação)
2 Data Centers
2 Hospitais
3 Edifícios Comerciais
1 Shopping Center
Resultados Principais
• Desempenho energético do sistema de HVAC,
•
•
•
•
•
•
em média 25% abaixo dos valores de projeto.
Lógicas de controle incompletas.
Sistema de automação parcialmente entregue.
Set points alterados.
Sistema em funcionamento (muitas horas) fora do
horário de ocupação.
Sensores mal posicionados/ descalibrados/ invertidos.
Telas com gráficos de tendência desativadas.
Resultados Principais
•
•
•
•
•
Tomadas de ar externo fechadas.
Ventiladores de ar externo desligados.
Ciclos economizadores inoperantes.
Chillers com baixa carga de fluido refrigerante.
Inversores de frequência mal controlados. Motores
operando com 60 Hz desnecessariamente.
• Circuito secundário com vazão superior ao circuito
primário.
• Torres de resfriamento com controle inadequado,
operando com 29.5ºC, mesmo no inverno em SP.
Resultados Principais
• Erros de Projeto.
• Erros de Instalação.
• Empresas de manutenção desconhecem requisitos
•
•
•
•
•
de operação e eficiência dos equipamentos.
Operadores sem treinamento adequado e sem
conhecimento técnico para operar o sistema.
Operadores desconhecem os Manuais dos Sistemas.
Reclamações quanto ao conforto térmico.
Difusores de insuflamento bloqueados.
Usuários requerem operação manual do ar
condicionado.
Chillers com Múltiplos Circuitos
Chillers com Múltiplos Circuitos
Set-Point de Água Gelada= 5.5ºC
Entrada - Geral
Chiller com Múltiplos Circuitos
Chiller 01- Temperatura de Água Gelada
Saída - Geral
Saída - Módulo 01
10.0
Saída - Módulo 02
Saída - Módulo 03
9.0
Temperatura (°C)
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
06:00
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
23/11/2011 - Hora (hh:mm)
22:00
00:00
02:00
04:00
06:00
Chillers com Múltiplos Circuitos
Temperatura de Entrada no Chiller
Edifício 02
Chiller UR-03A
Temperatura da Água Gelada
Temperatura de Saída do Chiller
Temp. Saída - Circuito 1
14.0
Temp. Saída - Circuito 2
13.0
Temp. Saída - Circuito 4
12.0
Temperatura (°C)
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
06:00
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
17/03/2016 - Hora (hh:mm)
18:00
20:00
22:00
00:00
Circuito Primário – Erro Típico
BAGP Reserva - Válvulas de Bloqueio Manual
Válvulas de 2 Vias
Fan-Coils
BAGSs
By Pass Livre
BAGP-01
Chillers
Valvulas Manuais
Sempre Abertas
BAGP
Reserva
BAGP-02
CAG - Análise Operacional
CAG - Análise Operacional
Circuito Primário – Operação Correta
BAGP Reserva - Válvulas de Bloqueio Manual
Válvulas de 2 Vias
Fan-Coils
BAGSs
By Pass Livre
BAGP-01
Chillers
Valvulas Manuais
Sempre Fechadas
BAGP
Reserva
BAGP-02
Circuito Primário – Operação Correta
BAGP Reserva - Válvulas de Bloqueio Manual
Válvulas de 2 Vias
Fan-Coils
BAGSs
By Pass Livre
BAGP-01
Chillers
Valvulas
Motorizadas
BAGP
Reserva
BAGP-02
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada – 05:00
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada – 10:30
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada – 17:30
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada
Vazão de Água Gelada - Circuito Primário/ Secundário
500
Vazão - UR-01
Vazão de Água Gelada (m3/h)
450
Vazão - Circ Secundário - Total
Vazão - Circ Primario - Total
400
350
300
250
200
150
100
50
0
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
03/07/2013 - Hora (hh:mm)
17:00
18:00
19:00
20:00
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada
Chiller - Tag: UR-01 - Temperatura da Água Gelada
17.0
Temperatura de Entrada no Chiller
16.0
Temperatura de Saída do Chiller
15.0
Temperatura (°C)
14.0
13.0
12.0
11.0
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
03/07/2013 - Hora (hh:mm)
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada
Chiller - Tag: UR-01 - Carga Parcial
110
100
90
Part Load (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
03/07/2013 - Hora (hh:mm)
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
Tanque de Termoacumulação de Água
Gelada – 17:00
Sistemas com Tanque de
Termoacumulação de Água Gelada
• Diferencial de Temperatura de projeto no Tanque de
Água Gelada deve ser igual ao do Chiller e dos Fan
Coils – Muito Cuidado no Dimensionamento das
Serpentinas!!!
• Controle de Vazão do Circuito Secundário (BAGSs) 
Utilizar temperatura geral de retorno (entrada tanque)
como elemento de controle alternativo.
• Evitar a operação dos Chillers em carga parcial 
Otimizar operação durante períodos mais amenos,
entre carga e descarga do tanque.